在Providentia++項目(是德國聯(lián)邦運輸和數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施部在德國的數(shù)字測試領(lǐng)域駕駛”項目。 )中，慕尼黑工業(yè)大學(xué)（TUM）的研究人員與工業(yè)伙伴合作開發(fā)了一項技術(shù)，以鳥瞰交通狀況的方式補充基于車載傳感器輸入的車輛視角。這提高了道路安全--也適用于自動駕駛。

對自動駕駛的期望是明確的。法雷奧公司德國駕駛高級研究主管約爾格-施雷普費爾（J?rg Schrepfer）說："汽車不僅要在低速行駛時安全，而且要在快速移動的交通中安全行駛。例如，當(dāng)物體從卡車上掉下來時，汽車的 "自我中心 "視角往往無法及時發(fā)現(xiàn)危險碎片。在這種情況下，將很難執(zhí)行順利的回避行動。Providentia++項目的研究人員在過去五年半的時間里得到了聯(lián)邦交通和數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施部（B+MDV）在自動駕駛和網(wǎng)絡(luò)化駕駛資助項目下的支持，他們開發(fā)了一個系統(tǒng)，將交通狀況的額外觀點傳送到車輛中。"

利用架空標(biāo)志橋和桅桿上的傳感器，我們已經(jīng)在我們的測試路線上創(chuàng)建了一個可靠的實時數(shù)字孿生交通狀況，并全天候運行。"項目牽頭經(jīng)理TUM的阿洛伊斯-克諾爾（Alois Knoll）教授說："有了這個系統(tǒng)，我們現(xiàn)在可以用外部視角--鳥瞰來補充車輛的視野，并將其他道路使用者的行為納入決策。

將數(shù)字孿生傳輸?shù)狡囍校罕M量減少時間滯后

這遠(yuǎn)非小事一樁：數(shù)字孿生子需要知道傳感器站信息被傳送到的車輛的確切位置。為了實現(xiàn)這一點，項目合作伙伴法雷奧公司使用了一個IMU-GNSS系統(tǒng)（慣性測量單元-全球導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)），由一個測量單元、一個衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和一個實時運動學(xué)套件組成。施雷普費爾解釋說："通過這種方式，我們實時創(chuàng)建了一個坐標(biāo)系，精確到最近的厘米。"

為了同步來自車輛和測量站的數(shù)字孿生的信息，研究人員使用了UTC標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)為協(xié)調(diào)時間提供了一個統(tǒng)一的基礎(chǔ)。理想情況下，數(shù)字地圖會像第二層一樣疊加在汽車的視角上。然而，整個系統(tǒng)中的時間滯后（延遲）是無法完全避免的。從傳感器的物理檢測和數(shù)據(jù)的處理到無線電傳輸?shù)杰囕v，時間都在流逝。數(shù)據(jù)被打包、編碼和傳輸，然后在車上解碼。其他條件也在起作用，如車輛與測試路線上的發(fā)射塔的距離以及數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的交通量。在最近的一次示范運行中，法雷奧與LTE（4G）無線標(biāo)準(zhǔn)合作，這導(dǎo)致了100至400毫秒的延遲。

施雷普費爾說："這些延遲永遠(yuǎn)不可能被完全消除。然而，智能算法將有所幫助。未來當(dāng)我們有了5G或6G電信標(biāo)準(zhǔn)的全面覆蓋時，結(jié)果會更好。"

原型可用于實時數(shù)字孿生

Providentia++研究項目已經(jīng)為在車輛中使用這些數(shù)據(jù)創(chuàng)造了條件。其目標(biāo)是創(chuàng)建一個具有實時能力的可擴展和高度可用的交通狀況數(shù)字孿生體。為此，該團隊在慕尼黑郊外的Garching建立了一條3.5公里的測試路線，由七個傳感器站組成。該原型的開發(fā)是為了在需要時允許系列化實施。

研究人員正在使用分散的數(shù)字孿生。這使得測試路線可以擴大或延伸到任何需要的長度。

為了處理每秒數(shù)千兆字節(jié)的數(shù)據(jù)量，他們創(chuàng)建了一個數(shù)據(jù)處理概念，優(yōu)化了多個CPU和圖形卡（GPU）之間的負(fù)載分配。

傳感器的校準(zhǔn)和跟蹤算法的開發(fā)帶來了特殊的編程挑戰(zhàn)--這些任務(wù)是沒有軟件的。"我們現(xiàn)在使用的是基于高分辨率路線圖（HD地圖）的自動校準(zhǔn)過程。它以前并不存在，所以我們必須開發(fā)它，"來自TUM機器人學(xué)、人工智能和實時系統(tǒng)講座的技術(shù)項目負(fù)責(zé)人文卡特納拉揚-拉克希納拉希曼（Venkatnarayanan Lakshminarashiman）解釋說。

來自TUM的聯(lián)合體負(fù)責(zé)人克諾爾教授對結(jié)果非常滿意。他說："數(shù)字孿生已經(jīng)準(zhǔn)備好進入項目開發(fā)階段。這個概念在24/7的操作中可靠地工作，不僅適用于高速公路，也適用于二級公路和交叉口周圍"。